マテリアルDXプラットフォーム構想実現のための取組

令和3年度予算額(案)34億円(前年度予算額25億円)※運営費交付金中の推計額含む
令和2年度第3次補正予算額72億円○ 近年、マテリアル研究開発では、データを活用した研究開発の効率化・高速化・高度化と、これらを通じた研究開発環境の魅力向上が重要となっている

背景・課題○ また、新型コロナウイルス感染症の世界的流行に伴い、データやAI、ロボットを活用した新たな研究開発手法や研究開発環境の本格導入の必要性が高まる中、マテリアルの研究開発現場や製造現場全体のデジタル化・リモート化・スマート化といったデジタルトランスフォーメーション（DX）が急務○ 我が国には、良質なマテリアルデータを生み出す世界最高水準の共用施設・設備群、産学官の優れた人材が存在するが、この強みを最大限に活用し、産学官のデータを効果的に収集・蓄積・流通・利活用できる仕組み、データを持続的に創出・共用化できる仕組みは未整備

産学官の高品質なマテリアルデータの戦略的な収集・蓄積・流通・利活用に加えて、データが効率的・継続的に創出・共用化されるための仕組みを持つ、
マテリアル研究開発のための我が国全体としてのプラットフォームを整備【統合イノベーション戦略2020(令和2年7月閣議決定)】【成長戦略フォローアップ (令和2年7月閣議決定)】＜データを基軸としたマテリアルＤＸプラットフォーム（仮称）の実現＞
・「マテリアル革新力」を強化するため、以下の取組を含め検討し、政府戦略を策定する。
・ マテリアルの研究開発力を大幅に強化する、我が国全体で高品質なマテリアルデータが持続的かつ効果的に創出、共 －データ蓄積の中核拠点整備や、良質なデータを取得可能な共用施設・設備の整備、データ創出・活用を牽引する用化、蓄積、流通、利活用される産学官のプラットフォームの実現に向けて、産学官の協力の下で構想・推進
研究開発プロジェクト等について2020年度から検討を進め、速やかに実施する。

取組概要

共通的なデータ収集・蓄積・流通・利活用のための基盤整備を進めるとともに、先端共用施設・設備からのデータ創出や重要技術・実装領域を対象とする、データを活用した研究開発プロジェクトを行う※ 本取組の総合的な進捗管理等を行うガバニングボードを設置し、データ中核拠点の形成
データ創出基盤の整備・高度化•

令和3年度予算額(案)(前年度予算額
令和2年度第3次補正予算額

17億円
16億円)
20億円

技術支援により先端的な施設・設備の全国共用を行う、ナノテクノロ
ジープラットフォーム事業を実施。さらに、多様な設備を持つハブと特徴的な技術・装置を持つスポークからなるハブ＆スポーク体制を新たに構築し、高品質なデータとデータ構造の共用基盤を整備・高度化【データ共用基盤部分に係る事業内容】
重要技術領域ごとにハ
対象機関：大学・独法等
ブ＆スポーク型のネット事業期間：令和３年度～（10年）
ワークを形成支援規模：６ハブ、19スポーク程度
支援内容• データ対応型設備の整備• データ構造化等を行う
データ人材の確保
等【データ共用基盤部分に係る事業スキーム】

国センターハブ（大学・独法等）

委託

ハブ（大学・独法等）

再委託

スポーク（大学・独法等）

機器の自動化・ハイスルー
プット化により、質の良いデータを大量に創出•

令和3年度予算額(案)12億円(前年度予算額6億円)※運営費交付金中の推計額
令和2年度第3次補正予算額 31億円

オープンデータ・シェアクローズドデータを対象に、セキュアな環境の下、データとデータ構造を蓄積・管理する中核拠点をNIMSに整備

令和3年度予算額(案)

これまでNIMSにおいて進めてきた材料データ収集の高度化や、NIMSデータ公開基盤開発の成果をもとに、日本全国のマテリアルデータを集約するためのデータ中核拠点を構築

データ

データ・重要技術・実装領域において推進・データ専門人材を育成

データ蓄積・利活用による論文生産や特許出願、人材育成等を通じた、産学連携の促進、研究成果の社会実装の加速

5億円

データ創出・活用型 (前年度予算額3億円)※運営費交付金中の推計額含む
プロジェクト
令和2年度第3次補正予算額 21億円
•

データ基盤

経済産業省等の事業と連携することを検討

重要技術領域において、データ創出・活用と理論・計算・実験が融合する、データ駆動型の研究開発プロジェクトを実施

データ創出・活用型
マテリアル研究開発プロジェクト
令和3年度予算額(案) 0.4億円（新規）【事業内容】
対象機関：大学・独法等
課題数：４課題程度
事業期間：令和３年度～（10年）※令和３年度：FS
令和４年度～：拠点形成・本格実施

マテリアル革新力強化に向けた基礎基盤研究の推進（※NIMS事業）

材料の社会実装に向けたプロセスサイエンス構築事業

令和3年度予算額(案) 3億円（前年度予算額 3億円）

マテリアルサイエンスに係る事業等の成果とも連携しつつ、材料の社会実装に繋がるプロセスサイエンスを構築【事業スキーム】

国委託
大学・独法等

令和3年度予算額(案) 2億円（新規）※運営費交付金中の推計額
令和2年度第3次補正予算額 21億円

マテリアル革新が大きな付加価値をもたらす量子、バイオ、AI、国土強靱化分野において、データを創出・蓄積しつつ、それらを活用した研究開発を実施

1

データ創出・活用型マテリアル研究開発プロジェクト 立ち上げに向けた検討課題○元素戦略プロジェクト＜研究拠点形成型＞ （’12年度～’21年度）●５つのフォーカス

●新たな物質材料基盤技術を開く戦略【出典】元素戦略広報誌（2020年12月1日発行）より転載

産業競争力に直結する４つの材料領域（磁石・触媒電池・電子・構造材料）を特定し、拠点設置
物質材料研究基盤の構築へ向けた継続的取組が重要（令和３年度概算要求の計画）○データ創出・活用型マテリアル研究開発プロジェクト（’21年度～’30年度）① １０年後を見据えて、重点的に取り組むべき材料領域を選定

注）’21年度はＦＳ期間’22年度（元素戦略プロジェクト終了後）より本格② 効率的な研究開発を推進していくための研究拠点体制（マテリアル研究のＤＸ化推進）③ 持続的に研究成果を社会実装するための研究開発体制（他府省事業との連携・産学連携）④ データサイエンス的手法に取り組むことで、研究開発の効率化が期待されるテーマ設定
事業コンセプト：材料創製・計測・理論計算にデータサイエンスが有機的に連携することでマテリアル革新力を強化

2

データ創出・活用型マテリアル研究開発プロジェクト

令和3年度予算額（案） 0.4億円（新規）注）’21年度をＦＳ期間として、領域活動方針を定め、① 重点的に取り組む技術課題例（公募にて選定予定、課題数４程度を見込む） 元素戦略プロジェクト終了後の’22年度より本格移行○我が国において産業競争力が高く未来社会の実現に重要な役割を担う８つの重要技術領域よりＦＳ課題を設定
参考：マテリアル革新力強化のための戦略策定に向けた準備会合

循環型社会の実現や産業界からのニーズ・期待に応える
バックキャスト型の「戦略的」研究開発

フォアキャストで未来社会を開拓する「創発的」研究開発

重要技術領域 共通基盤

エネルギー変換マテリアル

マテリアルの高度循環技術

高度デバイス
機能マテリアル

量子・電子
マテリアル

極限機能
マテリアル

バイオ・高分子マテリアル

ナノスケールマテリアル

マルチマテリアル化技術

蓄電・磁性・熱電素子・太陽電池等

サスティナブル材料等

パワエレ・ＭＥＭＳ・
ＩｏＴセンサ等

超電導材・ナノエレクトロニクス等

超軽量・耐熱・耐圧・高強度等

バイオアダプティブ材料等

ナノカーボン・ナノ多孔体・二次元薄膜等

接着接合・積層技術・コンポジット材等

大規模施設（SPring-8, J-Park, KEK, SACLA, 「富岳」 「京」 ）の活用
データサイエンス的手法・マテリアルＤＸプラットフォーム（データ創出基盤、データ中核拠点）の活用② ’22年度本格移行に向けた’21年度（ＦＳ期間）の取り組み
研究開発体制（4Grを設定）

主なＦＳ検討項目社会実装に向けてマテリアル課題をブレイクダウンし、データサイエンスとの親和性を考慮して研究開発テーマを具体化○マテリアル×デジタル人材育成：

データ活用促進

材料創製・理論計算・計測評価Ｇｒとデータ活用促進Ｇｒ間のシナジー効果を誘発し、双方がマテリアル×デジタル人材としての成長が促進される体制・企画を計画立案

材料創製
理論計算

○取り組む研究課題：○ワークショップ（採択機関主催）：
計測評価

１）社会的ニーズの高さ・技術的難易度と実現性・データ駆動型研究との親和性の観点から領域活動方針を協議
２）共通の開発目標を持ち、データ駆動型研究を積極的に取り入れる研究機関とのコミュニティ形成

3データ創出活用型プロジェクトＦＳの現在検討中の方向性（案）
令和４年度からデータ創出活用型プロジェクトを開始予定。令和３年度のFSでは、８つの重要技術領域において特に社会ニーズが高く、革新的な成果が期待され、DXによるインパクトの高い材料課題を特定し、材料・設備コミュニティの連携体制を確立するとともに、各材料課題における最適なDXの方法論を具現化する。このため、産学のマテリアル（物理・固体化学・有機・バイオ・デバイス・プロセス等）、データ中核拠点・創出基盤、大型研究設備（計算、中性子、放射光）関係者等による「文殊の知恵」絞り出し体制でWSなどを通じて検討。

FS期間における運営委員会の体制案

文部科学省、ＰＤ：マテリアル研究者代表 ＰＯ：技術参与
専門委員：マテリアル研究者、マテリアル×データ研究者、 MI2I関係者、産業界（経団連）、・・・※ 各拠点は、拠点長を中心に、マテリアル研究者、大型研究設備利用者、データ中核拠点（NIMS）、情報科学者などが参加するチームで、以下の課題①②を検討し、拠点長が運営委員会に提案・審議
検討課題①：データ創出活用型プロジェクトでの検討課題の選定（社会・産業ニーズの高さ、データサイエンスとの親和性、技術的難易度を勘案し各領域の実施課題を検討）
検討課題②：研究DXの方法論、戦略的に取得する材料データ分野・望まれるデータセット、研究体制、設備コミュニティ連携等✓公募で重要技術領域から４領域・拠点長を設定✓各領域の実施課題検討
運営委員会の議論の拠点への反映※「データ創出基盤」「データ中核拠点」の設計にも参考とする

・計算協議会
・放射光協議会・中性子協議会

領域１
例：デバイス材料

領域２
例：エネ＋循環拠点長：
課題の検討

拠点長：
課題の検討

戦略的に推進する材料とDX化の方法論を検討

戦略的に推進する材料とDX化の方法論を検討

領域３：
例：バイオ

領域４
例：・・・

拠点長：
課題の検討

拠点長：
課題の検討

戦略的に推進する材料とDX化の方法論を検討

戦略的に推進する材料とDX化の方法論を検討

大型研究施設（SPring-8, J-Park, KEK, SACLA, 「富岳」, 「京」 ）の活用
連携

・データ中核拠点
連携
・データ創出基盤

将来的にマテリアルDXプラットフォーム（データ創出基盤、データ中核拠点）の活用

4